JP2010503540A - Laser processing method and system for different types of targets on workpiece - Google Patents
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Abstract
ワークピース上の異なる種類のターゲットをレーザ処理する方法およびシステムが提供される。この方法は、加工される第1の種類のターゲットに基づいて、1またはそれ以上の設定されたパルス幅を有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供すべく、1またはそれ以上のレーザパルスのレーザパルス幅を設定するステップを具える。この方法はさらに、前記加工されるターゲットの種類に基づいて、設定されたパルス形状を有する1またはそれ以上の出力パルスを選択的に提供すべく、前記1またはそれ以上の出力パルスのパルス形状を設定するステップを具える。この方法はさらに、前記1またはそれ以上の設定されたパルス幅と設定されたパルス形状を有する前記1またはそれ以上の出力パルスを、前記第1の種類の少なくとも1のターゲットに供給するステップを具える。この方法は最後に、加工される第2の種類のターゲットに基づいて、1またはそれ以上の再設定されたパルス幅を有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供すべく、前記1またはそれ以上のレーザパルスのレーザパルス幅を再設定するステップを具える。
【選択図】図2Methods and systems for laser processing different types of targets on a workpiece are provided. This method includes one or more laser output pulses to selectively provide one or more laser output pulses having one or more set pulse widths based on the first type of target being processed. Setting the laser pulse width of the laser pulse. The method further includes determining the pulse shape of the one or more output pulses to selectively provide one or more output pulses having a set pulse shape based on the type of target being processed. Includes steps to set. The method further comprises providing the one or more output pulses having the one or more set pulse widths and a set pulse shape to the at least one target of the first type. Yeah. The method finally includes the one or more laser output pulses to selectively provide one or more laser output pulses having one or more reset pulse widths based on the second type of target being processed. Or resetting the laser pulse width of the laser pulses longer than that.
[Selection] Figure 2
Description
関連出願への相互参照
本出願は、2006年9月15日出願の米国暫定出願整理番号60/844,822の利益を主張する。
This application claims the benefit of US Provisional Application Serial No. 60 / 844,822, filed September 15, 2006.
1.本発明の分野
本発明は、ワークピース上の異なる種類のターゲットへのレーザ処理方法およびシステムに関する。
1. The present invention relates to laser processing methods and systems for different types of targets on a workpiece.
2.背景技術
レーザトリミングは、ここ30年以上、半導体およびマイクロエレクトロニクス産業における製造プロセスの一部となっている。この産業は、異なる薄膜および構造とともに、新たなリンク材料および構造を導出している。レーザ処理の試みの1つに、単一のレーザトリミングシステムでこれらのすべてのデバイスの加工の要望を満たすことがある。例えば、銅の加工に必要な加工環境およびレーザ種類は、従来の多結晶シリコンリンクの加工用と同じではない。したがって、多結晶シリコンリンクの加工用に設計されたレーザトリミングシステムは、銅リンクを効果的に加工できなかった。
2. Background Art Laser trimming has been part of the manufacturing process in the semiconductor and microelectronics industries for over 30 years. The industry has derived new link materials and structures with different thin films and structures. One laser processing attempt is to meet the processing needs of all these devices with a single laser trimming system. For example, the processing environment and laser types required for copper processing are not the same as for conventional polycrystalline silicon link processing. Therefore, a laser trimming system designed for processing polycrystalline silicon links has not been able to effectively process copper links.
他の試みは、金属リンクのブローイング(blowing)またはカッティングに要する加工環境およびレーザ種類は、従来型の薄膜トリミングには最良ではないことである。例えば、銅リンクの加工用に設計されたレーザトリミングシステムは、薄膜フィルム抵抗を効果的に加工することができない。さらに、同様に異なる薄膜は異なる加工条件を必要とする。本出願の譲受人の製品であるモデルM310のようなレーザ加工システムでは、多様な薄膜トリミング作業に、例えば7nsや50nsパルス幅といった異なるレーザパルス幅が必要である。本出願の譲受人の現在のM310/M350システムは、単一の所望のパルス幅を有する選択されたレーザで構成されている。しかしながら、パルス幅は容易に調整または調節することができない。これはシステムを、選択されたパルス幅の狭幅な製品加工に制限してしまう。現在は、異なるパルス幅でレーザ加工される異なる種類のターゲットまたは回路素子があったら、複合的な加工システムが必要な異なるパルス幅レーザを提供している。これらのシステムは、多様なターゲットの種類の製品が混合するため十分に活用されず、顧客におけるシステムの価値が減少している。単一のレーザ源で複数種類のデバイスを加工するシステムがあれば、顧客への価値が加算される。 Another attempt is that the processing environment and laser type required for blowing or cutting metal links is not the best for conventional thin film trimming. For example, laser trimming systems designed for copper link processing cannot effectively process thin film film resistors. Furthermore, similarly different thin films require different processing conditions. In a laser processing system such as the model M310 which is the product of the assignee of the present application, different laser pulse widths, such as 7 ns and 50 ns pulse widths, are required for various thin film trimming operations. The present assignee's current M310 / M350 system consists of a selected laser having a single desired pulse width. However, the pulse width cannot be easily adjusted or adjusted. This limits the system to narrow product processing with selected pulse widths. Currently, if there are different types of targets or circuit elements that are laser machined with different pulse widths, a complex machining system provides different pulse width lasers that are required. These systems are underutilized due to the mix of products of various target types, reducing the value of the system to customers. A system that processes multiple types of devices with a single laser source adds value to the customer.
明示しない限り、本発明の譲受人に譲渡された以下の特許または特許出願は、全体として参照により本書に組み込まれる: Unless otherwise indicated, the following patents or patent applications assigned to the assignee of the present invention are hereby incorporated by reference in their entirety:
本発明の目的の1つは、ワークピース上の異なる種類のターゲットをレーザ処理する改良した方法およびシステムを提供することである。 One object of the present invention is to provide an improved method and system for laser processing different types of targets on a workpiece.
上記目的および本発明の他の目的を達成するために、ワークピース上の異なる種類のターゲットをレーザ処理する方法が提供される。この方法は、加工される第1の種類のターゲットに基づいて、1またはそれ以上の設定されたパルス幅を有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供すべく、1またはそれ以上のレーザパルスのレーザパルス幅を設定するステップを具える。この方法はさらに、前記加工されるターゲットの種類に基づいて、設定されたパルス形状を有する1またはそれ以上の出力パルスを選択的に提供すべく、前記1またはそれ以上の出力パルスのパルス形状を設定するステップを具える。この方法はさらに、前記1またはそれ以上の設定されたパルス幅と設定されたパルス形状を有する前記1またはそれ以上の出力パルスを、前記第1の種類の少なくとも1のターゲットに供給するステップを具える。この方法は最後に、加工される第2の種類のターゲットに基づいて、1またはそれ以上の再設定されたパルス幅を有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供すべく、前記1またはそれ以上のレーザパルスのレーザパルス幅を再設定するステップを具える。 In order to achieve the above objects and other objects of the present invention, a method for laser processing different types of targets on a workpiece is provided. This method includes one or more laser output pulses to selectively provide one or more laser output pulses having one or more set pulse widths based on the first type of target being processed. Setting the laser pulse width of the laser pulse. The method further includes determining the pulse shape of the one or more output pulses to selectively provide one or more output pulses having a set pulse shape based on the type of target being processed. Includes steps to set. The method further comprises providing the one or more output pulses having the one or more set pulse widths and a set pulse shape to the at least one target of the first type. Yeah. The method finally includes the one or more laser output pulses to selectively provide one or more laser output pulses having one or more reset pulse widths based on the second type of target being processed. Or resetting the laser pulse width of the laser pulses longer than that.
前記設定または再設定されるパルス幅は、1ナノ秒乃至200ナノ秒の連続範囲から選択することができる。 The pulse width to be set or reset can be selected from a continuous range of 1 nanosecond to 200 nanoseconds.
前記範囲は、4ナノ秒乃至50ナノ秒であってもよい。 The range may be between 4 nanoseconds and 50 nanoseconds.
前記パルス幅は、プログラム可能であってもよい。 The pulse width may be programmable.
前記出力パルスは、レーザビーム供給サブシステムにより供給されてもよい。前記レーザビームは、平坦な頂部プロファイルを有してもよい。 The output pulse may be supplied by a laser beam supply subsystem. The laser beam may have a flat top profile.
前記設定されたパルス形状は、方形のパルス形状であってもよい。 The set pulse shape may be a square pulse shape.
前記供給される出力パルスは、0.1マイクロジュール乃至5マイクロジュールの範囲のパルスエネルギを有してもよい。 The supplied output pulse may have a pulse energy in the range of 0.1 microjoules to 5 microjoules.
前記範囲は、0.2マイクロジュール乃至1.5マイクロジュールであってもよい。 The range may be 0.2 microjoules to 1.5 microjoules.
前記レーザパルスは、パルス成形レーザにより生成されてもよい。このパルス成形レーザは、1kHz乃至200kHzの範囲の反復レートを有してもよい。 The laser pulse may be generated by a pulse shaping laser. The pulse shaped laser may have a repetition rate in the range of 1 kHz to 200 kHz.
前記反復レートは、1kHz乃至50kHzの範囲であってもよい。 The repetition rate may range from 1 kHz to 50 kHz.
前記出力パルスは、1.5ナノ秒より少ない立ち上がり時間と、2ナノ秒より少ない降下時間を有してもよい。 The output pulse may have a rise time less than 1.5 nanoseconds and a fall time less than 2 nanoseconds.
前記出力パルスは、TEM00モードを有してもよい。 The output pulse may have a TEM 00 mode.
前記出力パルスは、0.2ミクロン乃至2.5ミクロンの範囲の波長を有してもよい。 The output pulse may have a wavelength in the range of 0.2 microns to 2.5 microns.
前記波長は、約1ミクロンであってもよい。 The wavelength may be about 1 micron.
前記波長は、約1.2ミクロンであってもよい。 The wavelength may be about 1.2 microns.
前記波長は、約1.3ミクロンであってもよい。 The wavelength may be about 1.3 microns.
前記異なる種類のターゲットの1つは、厚膜または薄膜型デバイスであってもよい。 One of the different types of targets may be a thick film or thin film type device.
前記デバイスは、回路素子であってもよい。 The device may be a circuit element.
前記デバイスは、薄膜抵抗素子であってもよい。 The device may be a thin film resistance element.
前記異なる種類のターゲットは、リンク(links)であってもよい。 The different types of targets may be links.
前記リンクは、金属リンクを含んでもよい。 The link may include a metal link.
前記リンクは、ポリシリコンリンクを含んでもよい。 The link may include a polysilicon link.
前記金属リンクは、少なくともアルミニウム、金、および銅のリンクを含んでもよい。 The metal links may include at least aluminum, gold, and copper links.
前記ワークピースは、半導体基板を含んでもよい。 The workpiece may include a semiconductor substrate.
前記ターゲットは、回路素子を含んでもよい。 The target may include a circuit element.
前記回路素子は、第1の材料のリンクのバンク(bank of links)と、前記第1の材料とは異なる第2の材料のリンクのバンクとを含んでもよい。 The circuit element may include a bank of links of a first material and a bank of links of a second material different from the first material.
前記回路素子は、リンクのバンクと、厚膜または薄膜デバイスとを含んでもよい。 The circuit element may include a bank of links and a thick or thin film device.
前記処理は、トリミングを含んでもよい。 The processing may include trimming.
前記トリミングは、受動または機能トリミングであってもよい。 The trimming may be passive or functional trimming.
前記設定の少なくとも1のステップが、前記ワークピース上の同じまたは類似の材料のターゲットのすべてが処理された後に繰り返されてもよい。 At least one step of the setting may be repeated after all of the same or similar material targets on the workpiece have been processed.
前記設定の少なくとも1のステップが、前記ワークピース上の異なる材料でなるターゲットの処理中に繰り返されてもよい。 At least one step of the setting may be repeated during the processing of targets made of different materials on the workpiece.
さらに、上記目的および本発明の他の目的を実現すべく、ワークピース上の異なる種類のターゲットをレーザ処理するシステムが提供される。前記システムは、1またはそれ以上のパルスを生成するレーザサブシステムを具える。前記システムはさらに、前記レーザサブシステムに機能的に接続され、1またはそれ以上のレーザパルスのレーザパルス幅が、処理される第1の種類のターゲットに、1またはそれ以上の設定されたパルス幅を有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供するよう設定するコントローラを具える。前記コントローラはまた、前記レーザサブシステムに機能的に接続されて、前記第1の種類のターゲットに基づいて設定されたパルス形状を有する1またはそれ以上の出力パルスを選択的に提供するように前記1またはそれ以上の出力パルスのパルス形状を設定し、そして、処理すべき第2の種類のターゲットに基づく1またはそれ以上の再設定されたパルス幅を有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供するように1またはそれ以上のレーザパルスを再設定する。前記システムはさらに、前記設定されたパルス形状と前記第1および第2の種類のターゲットにそれぞれ設定および再設定されたパルス幅を有する前記出力パルスを供給する光学サブシステムを有するレーザビーム供給サブシステムを具える。 In addition, to achieve the above objects and other objects of the present invention, a system is provided for laser processing different types of targets on a workpiece. The system includes a laser subsystem that generates one or more pulses. The system is further operatively connected to the laser subsystem so that the laser pulse width of one or more laser pulses is one or more set pulse widths for the first type of target being processed. A controller configured to selectively provide one or more laser output pulses having: The controller is also operatively connected to the laser subsystem to selectively provide one or more output pulses having a pulse shape set based on the first type of target. Set the pulse shape of one or more output pulses and select one or more laser output pulses with one or more reset pulse widths based on the second type of target to be processed Reconfigure one or more laser pulses to provide automatically. The system further includes a laser beam delivery subsystem having an optical subsystem for delivering the output pulse having the set pulse shape and the pulse width set and reset to the first and second types of targets, respectively. With
前記レーザビーム供給サブシステムは、位置情報に基づいて前記ターゲットに前記出力パルスを選択的に供給してもよい。 The laser beam supply subsystem may selectively supply the output pulse to the target based on position information.
前記レーザサブシステムは、1のパルス形状およびパルス幅調整可能レーザを含んでもよい。 The laser subsystem may include a single pulse shape and pulse width adjustable laser.
前記レーザサブシステムは、ファイバレーザを具えてもよい。 The laser subsystem may comprise a fiber laser.
前記レーザサブシステムは、立ち上がりが早く、降下が早い、パルス形状レーザを具えてもよい。 The laser subsystem may comprise a pulsed laser that rises quickly and descents quickly.
前記レーザサブシステムは、Qスイッチレーザ(Q-switched laser)を具えてもよい。 The laser subsystem may comprise a Q-switched laser.
前記レーザサブシステムは、MOPA構成を有してもよく、発振器と増幅器を有してもよい。 The laser subsystem may have a MOPA configuration and may include an oscillator and an amplifier.
前記発振器は、パルス幅が調整または調節可能な半導体レーザを具えてもよい。 The oscillator may comprise a semiconductor laser whose pulse width is adjustable or adjustable.
前記増幅器は、ファイバベース増幅器(fiber-based amplifier)を具えてもよい。 The amplifier may comprise a fiber-based amplifier.
前記レーザサブシステムは、出力カプラとレーザキャビティを有するレーザを具えてもよい。前記レーザキャビティの形状と寸法は調節可能であり、前記出力カプラの反射率は、前記パルス幅を設定するために調整可能であってもよい。 The laser subsystem may comprise a laser having an output coupler and a laser cavity. The shape and size of the laser cavity may be adjustable, and the reflectivity of the output coupler may be adjustable to set the pulse width.
前記コントローラは、前記レーザサブシステムのレーザのパルスエネルギレベルを変化させることにより、前記パルス幅を設定してもよい。 The controller may set the pulse width by changing the laser pulse energy level of the laser subsystem.
前記コントローラは、前記レーザサブシステムの反復レートを変化させることにより、前記パルス幅を設定してもよい。 The controller may set the pulse width by changing the repetition rate of the laser subsystem.
前記システムはさらに、前記ワークピースから反射されるレーザパルスを感知して信号を取得する光学センサと、前記信号を処理してレーザ処理の整列情報を取得するシグナルプロセッサとを具えるセンササブシステムを具えてもよい。 The system further includes a sensor subsystem comprising an optical sensor that senses a laser pulse reflected from the workpiece to obtain a signal, and a signal processor that processes the signal to obtain alignment information for laser processing. It may be provided.
前記レーザビームは、最初は線形に偏光されてもよい。前記システムはさらに、LCVRと、当該LCVRを制御するLCVRコントローラとを具え、LCVRが前記線形に偏光されたレーザビームを前記ターゲットの配列に基づいて制御可能に回転させてもよい。 The laser beam may initially be linearly polarized. The system may further comprise an LCVR and an LCVR controller for controlling the LCVR, and the LCVR may controllably rotate the linearly polarized laser beam based on the array of targets.
前記レーザビームは、初期偏光を有してもよい。前記システムはさらに、LCVRと、当該LCVRを制御するLCVRコントローラとを具え、LCVRが前記初期偏光を所望の偏光へと制御可能に変化させてもよい。 The laser beam may have an initial polarization. The system may further include an LCVR and an LCVR controller that controls the LCVR, and the LCVR may controllably change the initial polarization to a desired polarization.
前記光学サブシステムは、前記少なくとも1のターゲット上のレーザビームのスポットサイズと焦点距離の少なくとも一方を調整してもよい。 The optical subsystem may adjust at least one of a spot size and a focal length of a laser beam on the at least one target.
前記システムはさらに、前記ワークピースと前記レーザビーム間の相対動作を提供する位置決め機構を具えてもよい。 The system may further comprise a positioning mechanism that provides relative motion between the workpiece and the laser beam.
上記目的および本発明の他の目的をさらに実現すべく、レーザベース材料処理方法が提供される。前記方法は、ダイ上に第1の種類の第1のターゲットを提供し、前記ダイ上に第2の種類の第2のターゲットを提供するステップを具えてもよい。前記第1および第2の種類は、異なる種類である。前記方法はさらに、パルス幅が調節可能な単一のパルス形状レーザで前記第1および第2のターゲットを加工するステップを具える。 In order to further realize the above object and other objects of the present invention, a laser-based material processing method is provided. The method may comprise providing a first target of a first type on a die and providing a second target of a second type on the die. The first and second types are different types. The method further comprises processing the first and second targets with a single pulse shape laser with adjustable pulse width.
本発明の1以上の実施例の目的の一つは、レーザシステム/加工方法と、ウェハ上のポリシリコン、アルミニウム、金、銅のリンクを含む多様な種類のリンクを処理するシステムとを提供することである。 One of the objects of one or more embodiments of the present invention is to provide a laser system / processing method and a system for processing various types of links, including polysilicon, aluminum, gold, copper links on a wafer. That is.
本発明の1以上の実施例の別の目的は、例えば異種のリンクの切断またはブローや、ウェハ上の薄膜または厚膜抵抗のトリミングなど、単一のレーザ源を広範な処理アプリケーションに用いるレーザ処理方法およびシステムを提供することである。 Another object of one or more embodiments of the present invention is to provide laser processing using a single laser source for a wide variety of processing applications, such as cutting or blowing dissimilar links or trimming thin or thick film resistors on a wafer. It is to provide a method and system.
本発明の一実施例は、好適にはファイバレーザであるパルス形状およびパルス幅調整可能レーザを用いることにより、リンクブローイング処理のウィンドウを改善する。これを達成すべく、早い立ち上がり(<1.5ns)/降下(<2ns)の、パルス形状(好適には方形)qスイッチレーザを用いることができる。また、MOPA構成を用いることができる。MOPA発振器の選択の1つは、調整または調節可能なパルス幅ダイオードレーザである。MOPA増幅器の選択の1つは、ファイバレーザ増幅器である。ビーム成形光学部品を用いて、フラットトップビーム形状を生成し、レーザ処理を改善してもよい。 One embodiment of the present invention improves the window of the link blowing process by using a pulse shape and pulse width tunable laser, preferably a fiber laser. To achieve this, a fast (<1.5 ns) / fall (<2 ns), pulse-shaped (preferably square) q-switched laser can be used. Also, a MOPA configuration can be used. One choice of MOPA oscillator is a tunable or adjustable pulse width diode laser. One choice of MOPA amplifier is a fiber laser amplifier. Beam shaping optics may be used to generate a flat top beam shape to improve laser processing.
早い立ち上がり/降下のパルス形レーザにより、レーザエネルギが材料によく結合するため、より効率的な加工が実現する。これは特に、金属リンクで顕著である。早い降下時間により、典型的なQスイッチパルスの材料への衝撃の最後のエネルギ余剰が回避され、基板の損傷が減少する。さらに、トリムパス近くの隣接領域の余剰エネルギが少ないため、HAZ発生量が少ない。したがって、本発明の早い立ち上がり/降下のパルス形状レーザの1以上の実施例を用いて、銅または金のリンクなどの金属リンクを加工するのに好適である。 Faster rise / fall pulsed lasers allow the laser energy to bind well to the material, resulting in more efficient processing. This is particularly noticeable with metal links. The fast descent time avoids the last energy surplus of impact of the typical Q-switch pulse on the material and reduces substrate damage. Furthermore, since the surplus energy in the adjacent area near the trim path is small, the amount of HAZ generated is small. Thus, one or more embodiments of the fast rise / fall pulse shape laser of the present invention are suitable for processing metal links, such as copper or gold links.
本発明の実施例のレーザの他の態様は、レーザパルス持続期間(パルス幅)の調整可能性である。レーザトリミングまたは加工システムにおいて異なるパルス持続期間を選択して、金属リンクや薄膜または厚膜回路素子のトリムをそれぞれブローまたはカットすることができる。パルス持続幅を柔軟に調節することにより、薄膜または厚膜トリミング処理と同様に、金属リンクのブローイングまたはカッティング処理の処理ウィンドウを個別に最適化することができる。パルス持続期間の柔軟な調整はまた、他のレーザ材料加工タスクを最適化することができる。 Another aspect of the laser of embodiments of the present invention is the possibility of adjusting the laser pulse duration (pulse width). Different pulse durations can be selected in the laser trimming or processing system to blow or cut the metal link or thin film or thick film circuit element trim, respectively. By flexibly adjusting the pulse duration, the processing window of the metal link blowing or cutting process can be individually optimized, as with the thin or thick film trimming process. Flexible adjustment of the pulse duration can also optimize other laser material processing tasks.
ここに提案するレーザのパルス幅は容易に調整できるため、前記パルス幅をパルスエネルギや、ビームサイズなど他のビーム特性とともに最適化して、薄膜および厚膜トリミング用に改良された加工条件を得ることができる。 The pulse width of the proposed laser can be easily adjusted, so the pulse width can be optimized along with other beam characteristics such as pulse energy and beam size to obtain improved processing conditions for thin film and thick film trimming. Can do.
前記レーザビームを従来のガウスからフラットトップ形状に空間的にビーム成形すると、エネルギが効率的に結合され、トリムパスや下の基板に隣接または沿った領域の加熱が減少する。エネルギがトリム切り口により効率的に結合するため、同じ合計エネルギでHAZの発生が減少し、基板のダメージが減少する。このため、ここに提案する本発明の1以上の実施例では、好適にはフラットトップビーム形状の、空間的に成形されたビームが、トリミングまたはカッティングに用いられる。 Spatial beam shaping of the laser beam from a conventional Gaussian to a flat top shape efficiently couples energy and reduces heating in areas adjacent to or along the trim path and underlying substrate. Because energy is efficiently coupled through the trim cut, the generation of HAZ is reduced at the same total energy, and substrate damage is reduced. For this reason, in one or more embodiments of the invention proposed here, a spatially shaped beam, preferably in the form of a flat top beam, is used for trimming or cutting.
成形パルスに加え、レーザのパルス持続期間も容易に調節可能となっている。特定の薄膜または厚膜材料および構造用に、特定のパルス幅を容易に選択することができ、これにより単一の材料加工システムで複数のレーザ源を用いる必要性が排除される。 In addition to the shaping pulse, the laser pulse duration can also be easily adjusted. Specific pulse widths can be easily selected for specific thin or thick film materials and structures, thereby eliminating the need to use multiple laser sources in a single material processing system.
上記の特徴および利点は、以下のベストモードの詳細な説明を添付図面とともにみた場合に容易に明らかとなる。 The above features and advantages will be readily apparent when the following detailed description of the best mode is taken in conjunction with the accompanying drawings.
図1を参照すると、上に多数の回路素子が形成された半導体ウェハのダイの一部が示されている。回路素子は、2ミクロンの金のリンクのバンク10と、2ミクロンの銅のリンクのバンク12と、同様にSiCr、窒化タンタル、またはNiCrの薄膜抵抗素子14とを具え、これらはいずれも本発明の一実施例の方法およびシステムで加工することができる。
Referring to FIG. 1, a portion of a semiconductor wafer die is shown having a number of circuit elements formed thereon. The circuit element comprises a bank of 2
図2を参照すると、本発明の一実施例にしたがって構成されたレーザ材料処理システムが示されている。このシステムは、上述した’458特許の図5、7に示され、’458特許の対応する部分に解説されたレーザサブシステムを具える。 Referring to FIG. 2, a laser material processing system constructed in accordance with one embodiment of the present invention is shown. This system comprises the laser subsystem shown in FIGS. 5 and 7 of the aforementioned '458 patent and described in the corresponding portion of the' 458 patent.
好適な実施例では、レーザサブシステムは、主発振器と、出力増幅器(MOPA)構成とを具える。このシステムは、高出力で立ち上がり時間の早いパルスを生ずる増幅器にレーザパルスをシード(seed)する。シードレーザは、非常に低エネルギレベルにおいて、立ち上がり時間が早く、パルス幅が短い。レーザ増幅器は、材料加工を行うのに足りるエネルギを生成する。図2では、シードレーザとレーザ増幅器はともにファイバレーザとして参照される。 In the preferred embodiment, the laser subsystem comprises a master oscillator and a power amplifier (MOPA) configuration. This system seeds the laser pulse into an amplifier that produces a high power, fast rise time pulse. Seed lasers have fast rise times and short pulse widths at very low energy levels. Laser amplifiers generate enough energy to perform material processing. In FIG. 2, both the seed laser and the laser amplifier are referred to as a fiber laser.
レーザ加工アプリケーションに適した出力波長を有する、ファイバレーザ増幅器と、高速赤外線レーザダイオードとが好ましい。このファイバレーザシステムは、図3に示すような好ましい形状と速度、すなわちパルスの立ち上がり時間が早く、頂部が平坦であり、降下時間が早い、レーザパルスを生成する。このパルス形状は、その後、金属反射率の低減やデバイス内へのエネルギ拡散の低下の結果としての、所望のレーザ材料の相互作用結果を導出する。 Fiber laser amplifiers and fast infrared laser diodes with output wavelengths suitable for laser processing applications are preferred. This fiber laser system produces a laser pulse with a preferred shape and speed as shown in FIG. 3, ie, a fast rise time of the pulse, a flat top, and a fast fall time. This pulse shape then derives the desired laser material interaction results as a result of reduced metal reflectivity and reduced energy diffusion into the device.
好適には、レーザパルス幅は容易に設定可能であり、プログラム可能であってもよい。このような例の一つに、本発明の譲受人により特定のM430メモリ修復システムで用いられているIPG Photonicsからのファイバレーザがある。レーザパルス幅は、4ns乃至20nsの連続範囲にわたって選択することができる。 Preferably, the laser pulse width is easily settable and may be programmable. One such example is a fiber laser from IPG Photonics that is used in certain M430 memory repair systems by the assignee of the present invention. The laser pulse width can be selected over a continuous range of 4 ns to 20 ns.
本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願公開2004/0188399は、表面構造を形成または除去するのに用いるレーザシステムの多様な実施例を開示する。例えば、光ファイバ増幅器を有するMOPAシステムが開示されている。このレーザ処理システムは、A−Oモジュレータを有する出力サブシステムを具える。MOPAと出力モジュレータは、1またはそれ以上のレーザパルスを位置情報に基づいてターゲット材料に選択的に振り向ける。表面に入射する各出力パルスは、異なるパルス幅を有する。 US Patent Application Publication No. 2004/0188399, assigned to the assignee of the present invention, discloses various embodiments of laser systems used to form or remove surface structures. For example, a MOPA system having an optical fiber amplifier is disclosed. The laser processing system includes an output subsystem having an A-O modulator. The MOPA and power modulator selectively directs one or more laser pulses to the target material based on the position information. Each output pulse incident on the surface has a different pulse width.
パルス幅を設定する他の方法は、レーザキャビティの形状および寸法を、出力カプラの反射率とともに調整することである。レーザパルス幅は、キャビティ長と出力カプラの反射率を変化させることで変化する。両方のキャビティミラーの歪み(全反射器と出力カプラ)もまた、全キャビティ長がレーザ共鳴構造にしたがって変化したら変化する。レーザ共鳴器の理論と動作は、多くのテキストブック、ハンドブック、およびレーザ製造業者のカタログで見ることができる。このような文献の1つは、1988年にJohn Wiler&Sonsにより刊行された、Peter MilonniとJoseph Eberrlyによる「Lasers」である。第14章「Laser Resonators」は、レーザキャビティの理論と原理を詳細に説明している。
Another way to set the pulse width is to adjust the shape and dimensions of the laser cavity along with the reflectivity of the output coupler. The laser pulse width is changed by changing the cavity length and the reflectivity of the output coupler. The distortion of both cavity mirrors (total reflector and output coupler) will also change if the total cavity length changes according to the laser resonant structure. The theory and operation of laser resonators can be found in many textbooks, handbooks, and laser manufacturer catalogs. One such document is “Laser” by Peter Miloni and Joseph Everber, published in 1988 by John Wiler & Sons.
パルス幅を設定する他の方法は、可変レーザ特性、すなわちレーザエネルギが上昇するとパルス幅が減少することを利用する。レーザを高パルスエネルギレベルで駆動して必要なパルス幅を得ることができ、それから外部でビームを減衰させて必要なエネルギ密度を得るようにする。 Another method of setting the pulse width takes advantage of the variable laser characteristics, that is, the pulse width decreases as the laser energy increases. The laser can be driven at a high pulse energy level to obtain the required pulse width, and then the beam is attenuated externally to obtain the required energy density.
パルス幅を設定または再設定するために、他の可変レーザ特性、すなわちパルス幅はレーザの反復レートとともに上昇することを利用してもよい。 To set or reset the pulse width, other variable laser characteristics, i.e., increasing the pulse width with the repetition rate of the laser, may be utilized.
再び図2を参照すると、変調駆動波形(modulating drive waveform)に応じてナノ秒以下の立ち上がり時間を有するレーザダイオードが、ファイバレーザMOPA構造のスタート点であり、このレーザダイオードがシードレザーとなる。レーザダイオードは一般に複数の長期モード(longitudinal modes)を有し、サブシステムは単一モードの動作あるいはそうでなければ出力に大きい要素を有して、あるいはシステム内の統合されたファイバ格子とともに構成されてもよい。 Referring again to FIG. 2, a laser diode having a rise time of nanoseconds or less in response to a modulating drive waveform is the starting point of the fiber laser MOPA structure, and this laser diode serves as a seed leather. Laser diodes typically have multiple longitudinal modes, and subsystems are configured with single mode operation or otherwise with a large component in power, or with an integrated fiber grating in the system. May be.
図2のシステムはまた、ファイバ出力を平行にするレンズ(図示せず)と、従来型シャッタと、デポラライザと、ポラライザと、絶縁体(背面反射を防ぐ)と、ミラーと、ビームスプリッタと、リレーレンズと、AOM(acousto optic modulator)と、プレエキスパンダとを具え、これらはすべてこの分野でよく知られており、ファイバレーザについて記載する多数の特許に開示されている。 The system of FIG. 2 also includes a lens (not shown) that collimates the fiber output, a conventional shutter, a depolarizer, a polarizer, an insulator (prevents back reflection), a mirror, a beam splitter, and a relay. It includes a lens, an AOM (acousto optic modulator), and a pre-expander, all of which are well known in the art and are disclosed in numerous patents describing fiber lasers.
図2のシステムはまた、光学AC電圧制御液晶可変リターダ(LCVR)と、マウントとを具える。LCVRは、2枚のプレートで挟まれた複屈折液晶を具える。この分野で知られるように、複屈折液晶内で光が異なる軸に沿って異なる速度で移動し、その結果偏光の位相シフトが生じるため、複屈折液晶はレーザビームの偏光を回転させることができる。ここで、LCVRは線形偏光ビームを回転させるため、リンクの長さ方向と平行または直交する偏光のターゲット(リンク)上の任意の線形偏光ビームを得ることができる。さらに、複屈折液晶はまた、線形に偏光されたレーザ入力を、楕円形または円形に偏光されたレーザ出力に変換することができる。レーザビームは、LCVRから加工されるダイの作業面に移動する際に、その偏光を維持する。 The system of FIG. 2 also includes an optical AC voltage controlled liquid crystal variable retarder (LCVR) and a mount. The LCVR comprises a birefringent liquid crystal sandwiched between two plates. As is known in the art, birefringent liquid crystals can rotate the polarization of a laser beam because light travels at different speeds along different axes in a birefringent liquid crystal, resulting in a phase shift in polarization. . Here, since the LCVR rotates the linearly polarized beam, it is possible to obtain an arbitrary linearly polarized beam on a target (link) having a polarization parallel or orthogonal to the length direction of the link. In addition, birefringent liquid crystals can also convert linearly polarized laser input into elliptical or circularly polarized laser output. As the laser beam moves from the LCVR to the work surface of the die being processed, it maintains its polarization.
液晶可変リターダに適用される電圧は、ケーブルを通して液晶可変リターダをインタフェースするデジタルコントローラおよび/またはマニュアルコントローラにより制御される。マニュアルコントローラは、例えば加工またはブローされるべきリンクが縦か横かというユーザの知識に基づいてLCVRの電圧を変化させるために、ユーザにより調整可能である。デジタルコントローラは、コンピュータからの入力を受け、コンピュータ内に保存されたカットされるリンクの配列に関する情報に基づいて、自動的にLCVRの電圧を変化させる。このコンピュータからの入力が、デジタルコントローラを制御し、LCVRに適用される電圧が適切となる。横の偏光、縦の偏光、円形の偏光等は、経験により決定することができる。 The voltage applied to the liquid crystal variable retarder is controlled by a digital controller and / or a manual controller that interfaces the liquid crystal variable retarder through a cable. The manual controller can be adjusted by the user to change the LCVR voltage based on the user's knowledge, for example, whether the link to be machined or blown is vertical or horizontal. The digital controller receives the input from the computer and automatically changes the voltage of the LCVR based on the information about the arrangement of links to be cut stored in the computer. The input from this computer controls the digital controller and the voltage applied to the LCVR is appropriate. Lateral polarization, longitudinal polarization, circular polarization, etc. can be determined by experience.
1以上の実施例において、デジタルコントローラは、縦の線形偏光、横の線形偏光、および円形の偏光に対応する3つの異なる電圧から選択するようプログラムされている。他の実施例では、デジタルコントローラは異なる電圧を保存し、これには多様な楕円形偏光に対応する電圧が含まれてもよい。他の実施例も可能であり、そのような角度の偏光が特定の種類の構造体のカッティングまたはトリミングに有用であると証明される場合に、任意の液晶可変リターダが線形偏光を、縦または横以外の多様な角度に回転させてもよい。 In one or more embodiments, the digital controller is programmed to select from three different voltages corresponding to vertical linear polarization, horizontal linear polarization, and circular polarization. In other embodiments, the digital controller stores different voltages, which may include voltages corresponding to various elliptical polarizations. Other embodiments are possible, and any liquid crystal variable retarder can convert linearly polarized light vertically or horizontally where such angled polarization proves useful for cutting or trimming certain types of structures. You may rotate to various angles other than.
図2のシステムはまた、半導体ウェハ上の単一のダイのターゲットに集中ビームを供給するサブシステムを備えてもよい。このレーザビーム位置決め機構は好適に、一対のミラーと、それぞれに取り付けられた検流計(本出願の譲受人から多様に入手可能である)とを具える。ビーム位置決め機構は、(テレセントリックまたは非テレセントリックの)レンズを通してレーザビームを方向付ける。好適には、レンズは少なくとも10mm×10mmの走査領域を有し、プローブとの接触までのアクセスに少なくとも40mmの作業距離で、6ミクロン以下のスポットを生成する。より好適には、レーザスポットのサイズは4乃至5ミクロンの範囲である。 The system of FIG. 2 may also include a subsystem that provides a focused beam to a single die target on a semiconductor wafer. The laser beam positioning mechanism preferably includes a pair of mirrors and a galvanometer attached to each of them (various available from the assignee of the present application). The beam positioning mechanism directs the laser beam through a lens (telecentric or non-telecentric). Preferably, the lens has a scanning area of at least 10 mm x 10 mm and produces a spot of 6 microns or less at a working distance of at least 40 mm for access to contact with the probe. More preferably, the laser spot size is in the range of 4 to 5 microns.
X−Y検流計ミラーシステムは、十分な寸法と正確性が確保された場合に、ウェハ上全体に角度到達範囲を実現する。そうでない場合、様々な位置決め機構を用いて、ウェハとレーザビーム間の相対動作を提供するようにしてもよい。例えば、2軸照準ステップと反復並進器(repeat translator)を用いて、ウェハ検流計をミラーシステムに基づいて位置決めしてもよい(例えば、X−Y平面に)。レーザビーム位置決め機構は、レーザビームの長い2本の直交軸を動かし、これによりウェハ領域全体にレーザビームの二次元ポジショニングを実現する。各ミラーおよび関連する検流計は、コンピュータの制御の下に、それぞれxまたはy軸に沿ってビームを移動させる。 The XY galvanometer mirror system achieves an angle reach on the entire wafer when sufficient dimensions and accuracy are ensured. Otherwise, various positioning mechanisms may be used to provide relative motion between the wafer and the laser beam. For example, a two-axis aiming step and a repeat translator may be used to position the wafer galvanometer based on the mirror system (eg, in the XY plane). The laser beam positioning mechanism moves the two long orthogonal axes of the laser beam, thereby realizing two-dimensional positioning of the laser beam over the entire wafer area. Each mirror and associated galvanometer moves the beam along the x or y axis, respectively, under computer control.
ビーム位置決めサブシステムは、他の光学部品、例えばレーザスポットサイズの調節および/またはレーザスポットをウェハのダイのある位置に自動照準するコンピュータ制御の光学サブシステムを具えてもよい。 The beam positioning subsystem may comprise other optical components, such as a computer controlled optical subsystem that adjusts the laser spot size and / or automatically aims the laser spot at a location on the wafer die.
図2のシステムはまた、整列プロセスにおける光学センサシステムを具えてもよい。一実施例では、システムの光学センサは、図2に示すように一対の照明器と組み合わさって動作するカメラ(’995特許に開示)を具える。別の実施例では、システムの光学センサは1のフォトデテクタを具え、レーザパルスがAOMにより減衰され、減衰したパルスがダイから反射されて戻った後にフォトデテクタにより感知される。この反射は、整列構造または整列に用いられる他の構造からのものである。好適な整列構造の幅は、スポット直径の0.5x乃至2xであり、より好ましくはスポットサイズと等しい。 The system of FIG. 2 may also comprise an optical sensor system in the alignment process. In one embodiment, the optical sensor of the system comprises a camera (disclosed in the '995 patent) that operates in combination with a pair of illuminators as shown in FIG. In another embodiment, the optical sensor of the system comprises a single photodetector, where the laser pulse is attenuated by the AOM and sensed by the photodetector after the attenuated pulse is reflected back from the die. This reflection is from the alignment structure or other structures used for alignment. The preferred alignment structure width is 0.5x to 2x the spot diameter, more preferably equal to the spot size.
前記反射は、非整列構造からのものであってもよい。例えば、反射は、処理されるリンクまたはリンク群からであり、前記反射はリンクの縁が処理するリンク群に精密に整列しているかを検出するのに利用される。さらに別の実施例では、低出力レーザ(図2には示さないが、’7581公開の図13に図示され関連する明細書部分に説明されている)を、光学的な検査または検出目的で用いてもよい。 The reflection may be from a non-aligned structure. For example, the reflection is from the link or group of links being processed, and the reflection is used to detect whether the edge of the link is precisely aligned with the group of links to be processed. In yet another embodiment, a low power laser (not shown in FIG. 2, but illustrated in FIG. 13 of the '7581 publication and described in the relevant specification) is used for optical inspection or detection purposes. May be.
銅リンクを有するダイを具える半導体ウェハは、図2のレーザ材料処理システムでリンクを切断することにより処理される。この銅リンクの幅は2μm、ピッチが22μmである。この処理システムは、パルス幅が調整可能な成形パルス、本例では方形パルスを生成するファイバレーザを具える。ターゲットのスポットサイズは約4μmである。各リンクのバンク(すなわち、バンク毎に28リンク)近傍のダイ参照マークを用いて、リンク処理またはブラスティングの前に、照準面の高さが正しいかを確認する。 A semiconductor wafer comprising a die having copper links is processed by cutting the links with the laser material processing system of FIG. The copper link has a width of 2 μm and a pitch of 22 μm. The processing system includes a fiber laser that produces a shaped pulse with adjustable pulse width, in this example a square pulse. The target spot size is about 4 μm. Die reference marks near the banks of each link (ie, 28 links per bank) are used to verify that the aiming plane height is correct before linking or blasting.
リンクは、7ns、13ns、16ns、21ns幅のパルスを用いて処理される。すべてのリンクが、リンク全体の偏光を用いて処理され、これがプロセスウィンドウに関して最良の結果を与える。 The link is processed using 7 ns, 13 ns, 16 ns, and 21 ns wide pulses. All links are processed with link-wide polarization, which gives the best results with respect to the process window.
結果
以下の表は、クリーンブローとダークニングの閾値の概要である。
Results The following table summarizes the clean blow and darkening thresholds.
銅のリンクの処理において、パルス形状は、パルス幅と同様に、最良の処理ウィンドウに重要であることが明確である。換言すれば、処理ウィンドウは、パルス幅とパルス形状の双方に依存する。 In the processing of copper links, it is clear that the pulse shape is as important to the best processing window as the pulse width. In other words, the processing window depends on both the pulse width and the pulse shape.
図4のグラフは、銅リンクにおけるエネルギ処理ウィンドウのレーザパルス幅への依存度を示している。 The graph of FIG. 4 shows the dependence of the energy processing window on the laser pulse width in the copper link.
位置決め精度の試験は、ビーム中心を故意にリンクの中心から離し、光学的に観察されるダメージである、同じダメージ条件を用いてダメージを判定する。図5のグラフは、IPGレーザを用いた銅リンクウェハの4μmスポットサイズのビーム位置決めウィンドウである。 In the positioning accuracy test, the beam center is intentionally moved away from the link center, and damage is determined using the same damage condition that is optically observed damage. The graph of FIG. 5 is a 4 μm spot size beam positioning window of a copper link wafer using an IPG laser.
リンクは2μm幅であるため、6μmのビームでは、リンクがきれいにブローされる前に常にダメージが発生するので、処理ウィンドウは殆どない。処理ウィンドウは、図6のグラフに示すようにビームサイズが約4μmのときに最大となる。このグラフは、2μm幅の銅リンクを、13nsパルス幅のIPGレーザを用いて処理したものである。 Since the link is 2 μm wide, a 6 μm beam has little processing window because damage always occurs before the link is blown cleanly. The processing window becomes maximum when the beam size is about 4 μm as shown in the graph of FIG. In this graph, a 2 μm wide copper link was processed using a 13 ns pulse width IPG laser.
同様に、金リンクのウェハを図2のシステムで処理した。金リンクは2μm幅で、16.5μmピッチである。トリミングシステムは、パルス幅が調整可能な成形パルス、本例では方形パルスを生成するファイバレーザを具える。ターゲットのスポットサイズは約4μmである。各リンクのバンク(すなわち、バンク毎に40リンク)近傍のダイ参照マークを用いて、リンクのブラスティングの前に、照準面の高さが正しいかを確認する。 Similarly, gold link wafers were processed with the system of FIG. The gold links are 2 μm wide and have a 16.5 μm pitch. The trimming system comprises a fiber laser that produces a shaped pulse with adjustable pulse width, in this example a square pulse. The target spot size is about 4 μm. Die reference marks near the banks of each link (ie, 40 links per bank) are used to verify that the aiming plane height is correct before blasting the links.
リンクは、7ns、13ns、16ns、21ns幅のパルスを用いて処理される。すべてのリンクが、リンク全体の偏光を用いて処理され、これがプロセスウィンドウに関して最良の結果を与える。 The link is processed using 7 ns, 13 ns, 16 ns, and 21 ns wide pulses. All links are processed with link-wide polarization, which gives the best results with respect to the process window.
結果
以下の表は、クリーンブローとダークニングの閾値の概要である。
Results The following table summarizes the clean blow and darkening thresholds.
金のリンクの処理において、パルス形状は、パルス幅と同様に、最良の処理ウィンドウに重要であることが明確である。換言すれば、処理ウィンドウは、パルス幅とパルス形状の双方に依存する。 In the processing of gold links, it is clear that the pulse shape is as important for the best processing window as the pulse width. In other words, the processing window depends on both the pulse width and the pulse shape.
図7のグラフは、金リンクにおけるエネルギ処理ウィンドウのレーザパルス幅への依存度を示している。 The graph of FIG. 7 shows the dependence of the energy processing window on the laser pulse width in the gold link.
図5と図8に示す位置決め精度の試験は、ビーム中心を故意にリンクの中心からオフセットさせ、各リンクのダメージを視覚的に観察することにより行う。各グラフは、観察されるダメージエネルギ閾値に対する位置オフセットを示す。最大エネルギ値が、理想に近い、スポット−リンク配列(spot-to-link alignment)に対応している。エネルギ処理ウィンドウは、処理システムの位置決めエラーを反映し、通常は図5、図8の最大エネルギ以下となる。図5、図8のグラフは、IPGレーザを用いた、銅または金のリンクを用いたウェハの4μmスポットサイズのビーム位置決めウィンドウを示す。上気した試験は、「LIA HANDBOOK OF LASER MATERIALS PROCESSING」の第19章記載のVenier run試験の名称「Link Cutting Making」(特に章の図11)と同様である。 The positioning accuracy test shown in FIGS. 5 and 8 is performed by intentionally offsetting the beam center from the link center and visually observing the damage of each link. Each graph shows the position offset relative to the observed damage energy threshold. The maximum energy value corresponds to a near-ideal spot-to-link alignment. The energy processing window reflects the positioning error of the processing system and is usually below the maximum energy in FIGS. The graphs of FIGS. 5 and 8 show a 4 μm spot size beam positioning window of a wafer using a copper or gold link using an IPG laser. The test described above is the same as the name “Link Cutting Making” of the Veneer run test described in Chapter 19 of “LIA HANDBOOK OF LASER MATERIALS PROCESSING” (particularly, FIG. 11 of the chapter).
ビームのスポットサイズは、銅リンクと同様に、金リンクの処理ウィンドウにも影響している。 The spot size of the beam affects the processing window of the gold link as well as the copper link.
本発明のシステムの一実施例にIPGファイバレーザを用いて、5ns乃至21nsで調整可能なパルス幅を生成してもよい。図3に示すように、持続期間は50ns以上、例えば200nsに伸ばすこともでき、1nsに縮めることもできる。 An IPG fiber laser may be used in one embodiment of the system of the present invention to generate an adjustable pulse width from 5 ns to 21 ns. As shown in FIG. 3, the duration can be extended to 50 ns or more, for example, 200 ns, or can be shortened to 1 ns.
本システムの別の実施例では、1.3ミクロンのファイバレーザ(エルビウムドープ増幅器と1.3ミクロンレーザダイオード)を用いて、シリコン基板の波長感応伝達特性(wavelength-sensitive transmissive property)を利用してもよく、方形パルスおよび選択可能なパルス幅と組み合わせた場合に、処理ウィンドウがさらに改善される。 In another embodiment of the system, a 1.3 micron fiber laser (erbium doped amplifier and 1.3 micron laser diode) is used to take advantage of the wavelength-sensitive transmissive property of a silicon substrate. Well, the processing window is further improved when combined with square pulses and selectable pulse widths.
一般的なレーザ処理条件:
(A)金属リンクのブローイング
2μm幅の銅リンク:パルス幅13−16ns、処理エネルギ1μj−4μj
2μm幅の金リンク:パルス幅7−16ns、処理エネルギ0.2−4.2μj
(B)薄膜レジスタのトリミング
SiCr:通常は短いパルスが有効−7−13ns、エネルギ0.05−0.5μj
NiCr:通常は長いパルスが有効−25−50ns、エネルギ0.1−0.5μj
窒化タンタル:25−50ns、0.1−0.5μj
(C)厚膜レジスタのトリミング
パルス幅7−50ns、1−40μj
General laser processing conditions:
(A) Metal link blowing 2 μm wide copper link: pulse width 13-16 ns, processing
2 μm wide gold link: pulse width 7-16 ns, processing energy 0.2-4.2 μj
(B) Trimming of thin film resistor SiCr: Usually a short pulse is effective -7-13 ns, energy 0.05-0.5 μj
NiCr: Usually a long pulse is effective-25-50 ns, energy 0.1-0.5 μj
Tantalum nitride: 25-50 ns, 0.1-0.5 μj
(C) Thick film resistor trimming Pulse width 7-50 ns, 1-40 μj
レーザ処理システムにおける単一のパルス成形およびパルス幅の調整可能レーザを設けて、薄膜および厚膜レジスタのトリミングと同様に、リンクのブローイングに用いることができる。 A single pulse shaping and pulse width tunable laser in a laser processing system can be provided and used for link blowing as well as thin film and thick film resistor trimming.
パルス成形レーザのパルスのパルスエネルギは、0.1μj乃至100μj、典型的には20−40μjであってよい。 The pulse energy of the pulse of the pulse shaping laser may be 0.1 μj to 100 μj, typically 20-40 μj.
パルス成形レーザのパルス反復レートは、1KHz乃至200KHz、典型的には1乃至50KHzであってよい。 The pulse repetition rate of the pulse shaping laser may be 1 KHz to 200 KHz, typically 1 to 50 KHz.
パルス成形レーザのパルスの立ち上がり時間は、1.5nsより小さく、降下時間は2nsより小さくてよい。 The pulse rise time of the pulse shaping laser may be less than 1.5 ns and the fall time may be less than 2 ns.
パルス成形レーザのパルスは、方形パルスであってよい。 The pulse of the pulse shaping laser may be a square pulse.
パルス成形レーザの調整または調節可能なパルス幅(持続期間)は、1ns乃至200ns、典型的には4ns乃至50nsであってよい。 The adjustable or adjustable pulse width (duration) of the pulse shaping laser may be 1 ns to 200 ns, typically 4 ns to 50 ns.
パルス成形レーザのパルスは、TEM00ビームを有してもよい。 The pulse of the pulse shaping laser may have a TEM00 beam.
パルス成形レーザは、MOPA構成を使用してもよい。そのシーダ(seeder)は、半導体レーザまたはQ−スイッチレーザのいずれでもよく、その増幅器はファイバレーザであってよい。 The pulse shaping laser may use a MOPA configuration. The seeder can be either a semiconductor laser or a Q-switched laser and the amplifier can be a fiber laser.
パルス成形レーザは、ファイバレーザであってよい。 The pulse shaping laser may be a fiber laser.
パルス成形レーザのパルスの波長は、0.2μm乃至2.5μmであってよい。例えば、IR近似ファイバレーザ増幅器の出力波長をシフトして得られる、緑の波長(532nm)または紫の波長(355nm)である。 The pulse wavelength of the pulse shaping laser may be 0.2 μm to 2.5 μm. For example, a green wavelength (532 nm) or a purple wavelength (355 nm) obtained by shifting the output wavelength of the IR approximate fiber laser amplifier.
パルス成形レーザのパルスの波長は、約1μm、例えば1.064ミクロンであってよい。 The wavelength of the pulse of the pulse shaping laser may be about 1 μm, for example 1.064 microns.
パルス成形レーザのパルスの波長は、1.2μmであってよい。 The pulse wavelength of the pulse shaping laser may be 1.2 μm.
パルス成形レーザのパルスの波長は、1.3μmであってよい。 The pulse wavelength of the pulse shaping laser may be 1.3 μm.
このようなレーザの1つは、IPGからの従来のファイバレーザであって、本発明の譲受人のメモリ修復システムで用いられるものである。複数の狭い間隔のパルスが早い連続数で生成され、例えば測定前などの特定の実施例で用いられる。 One such laser is a conventional fiber laser from IPG that is used in the assignee's memory repair system of the present invention. A plurality of narrowly spaced pulses are generated in a rapid succession and are used in certain embodiments, such as before measurement.
本発明の一実施例の方法およびシステムは、以下を処理することができる:
半導体ウェハのダイ上に形成された、SiCr、NiCrベースまたは窒化タンタルの薄膜抵抗;および、
ポリシリコン、銅、アルミニウム、または金のリンクフューズ等のリンクフューズ
The method and system of one embodiment of the present invention can handle the following:
A thin film resistor of SiCr, NiCr base or tantalum nitride formed on a die of a semiconductor wafer; and
Link fuses such as polysilicon, copper, aluminum, or gold link fuses
一実施例では、ウェハのすべてのダイの同じまたは類似の材料のすべてのターゲットが、パルス幅および/または形状を変える前に処理される。別の実施例では、パルス幅および/または形状は、単一のダイ上の異なる材料の処理中に変更されてよい。 In one embodiment, all targets of the same or similar material on all dies on the wafer are processed before changing the pulse width and / or shape. In another example, the pulse width and / or shape may be changed during processing of different materials on a single die.
一実施例では、受動または機能トリミングが実行されてよい。 In one embodiment, passive or functional trimming may be performed.
本発明の実施例について図示し説明したが、これらの実施例は本発明の可能な形態をすべて図示し説明するものではない。むしろ、本明細書で用いている語は、限定ではなく説明のための語であり、本発明の目的および範囲を逸脱することなく様々な変更を施すことができると理解されたい。 While embodiments of the invention have been illustrated and described, it is not intended that these embodiments illustrate and describe all possible forms of the invention. Rather, the words used in the specification are words of description rather than limitation, and it is to be understood that various modifications can be made without departing from the purpose and scope of the invention.
Claims (50)
加工される第1の種類のターゲットに基づいて、1またはそれ以上の設定されたパルス幅を有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供すべく、1またはそれ以上のレーザパルスのレーザパルス幅を設定するステップと、
前記加工されるターゲットの種類に基づいて、設定されたパルス形状を有する1またはそれ以上の出力パルスを選択的に提供すべく、前記1またはそれ以上の出力パルスのパルス形状を設定するステップと、
前記1またはそれ以上の設定されたパルス幅と設定されたパルス形状を有する前記1またはそれ以上の出力パルスを、前記第1の種類の少なくとも1のターゲットに供給するステップと、
加工される第2の種類のターゲットに基づいて、1またはそれ以上の再設定されたパルス幅を有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供すべく、前記1またはそれ以上のレーザパルスのレーザパルス幅を再設定するステップを具えることを特徴とする方法。 In a method of laser processing different types of targets on a workpiece, the method comprises:
A laser of one or more laser pulses to selectively provide one or more laser output pulses having one or more set pulse widths based on the first type of target being processed. Setting the pulse width; and
Setting the pulse shape of the one or more output pulses to selectively provide one or more output pulses having a set pulse shape based on the type of target being processed;
Supplying the one or more output pulses having the one or more set pulse widths and a set pulse shape to at least one target of the first type;
The one or more laser pulses to selectively provide one or more laser output pulses having one or more reset pulse widths based on the second type of target being processed. Resetting the laser pulse width of the method.
ダイ上に第1の種類の第1のターゲットを用意するステップと、
前記ダイ上に第2の種類の第2のターゲットを用意するステップであって、前記第1と第2の種類は異なる種類であるステップと、
前記第1および第2のターゲットを、パルス幅が調節可能な単一のパルス成形レーザで処理するステップとを具えることを特徴とする方法。 In a laser-based material processing method,
Providing a first target of a first type on a die;
Providing a second type of second target on the die, wherein the first and second types are different types;
Treating the first and second targets with a single pulse-shaped laser with adjustable pulse width.
ブローされる銅または金のリンクに基づいて、それぞれ、13−16nsの第1のパルス幅または7−16nsの第2のパルス幅の1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供すべく、1またはそれ以上のレーザパルスのレーザパルス幅を設定するステップであって、前記銅または金への前記1またはそれ以上の出力パルスの処理エネルギがそれぞれ1μj−4μjと0.2−4.2μjであるステップと、
レーザ処理されるターゲットの種類に基づいて、前記1またはそれ以上の出力パルスを選択的に提供すべく、前記1またはそれ以上の出力パルスのパルス形状を設定するステップと、
前記設定されたパルス形状で前記第1または第2の設定されたパルス幅の前記1またはそれ以上の出力パルスの少なくとも一部を、前記銅または金のリンクにそれぞれ供給するステップと、
SiCr薄膜レジスタまたはNiCrまたは窒化タンタル薄膜レジスタのいずれかに基づいて、それぞれ、7−13nsの第3のパルス幅または25−50nsの第4のパルス幅のいずれかを有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供すべく、1またはそれ以上のレーザパルスのレーザパルス幅を再設定するステップであって、前記薄膜レジスタ用の1またはそれ以上の出力パルスの処理エネルギが、それぞれ0.05−05μjまたは0.1−0.5μjであるステップと、を具えることを特徴とする方法。 A method for blowing and trimming thin film resistor links on a workpiece, the method comprising:
To selectively provide one or more laser output pulses of a first pulse width of 13-16 ns or a second pulse width of 7-16 ns, respectively, based on the copper or gold link being blown. Setting the laser pulse width of one or more laser pulses, wherein the processing energy of the one or more output pulses to the copper or gold is 1 μj-4 μj and 0.2-4.2 μj, respectively. A step and
Setting the pulse shape of the one or more output pulses to selectively provide the one or more output pulses based on the type of target being lasered;
Supplying at least a portion of the one or more output pulses of the first or second set pulse width in the set pulse shape to the copper or gold link, respectively;
One or more laser outputs having either a third pulse width of 7-13 ns or a fourth pulse width of 25-50 ns, respectively, based on either a SiCr thin film resistor or a NiCr or tantalum nitride thin film resistor Resetting the laser pulse width of one or more laser pulses to selectively provide pulses, wherein the processing energy of one or more output pulses for the thin film resistor is 0.05 respectively A step that is -05 [mu] j or 0.1-0.5 [mu] j.
1またはそれ以上のパルスを生成するレーザサブシステムと、
前記レーザサブシステムに機能的に接続されたコントローラであって、
処理される第1の種類のターゲットに基づいて、1またはそれ以上の設定されたパルス幅を有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供すべく、1またはそれ以上のレーザパルスのパルス幅を設定し、
ターゲットの前記第1の種類に基づいて、設定されたパルス形状を有する1またはそれ以上の出力パルスを選択的に提供すべく、1またはそれ以上の出力パルスのパルス形状を設定し、
処理される第2の種類のターゲットに基づいて、1またはそれ以上の再設定されたパルス幅を有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供するように1またはそれ以上のレーザパルスを再設定する コントローラと、
前記設定されたパルス形状と前記第1および第2の種類のターゲットにそれぞれ設定および再設定されたパルス幅を有する前記出力パルスの少なくとも一部を供給する光学サブシステムを有するレーザビーム供給サブシステムと、を具えることを特徴とするシステム。 A system for laser processing different types of targets on a workpiece, the system comprising:
A laser subsystem for generating one or more pulses;
A controller operatively connected to the laser subsystem;
A pulse of one or more laser pulses to selectively provide one or more laser output pulses having one or more set pulse widths based on the first type of target being processed. Set the width,
Setting the pulse shape of one or more output pulses to selectively provide one or more output pulses having a set pulse shape based on the first type of target;
Based on the second type of target being processed, the one or more laser pulses are selectively provided to selectively provide one or more laser output pulses having one or more reset pulse widths. The controller to reconfigure,
A laser beam supply subsystem having an optical subsystem for supplying at least a part of the output pulse having the set pulse shape and the pulse width set and reset to the first and second types of targets, respectively; The system characterized by comprising.
単一の調整又は調節可能なパルス幅の半導体レーザと、1またはそれ以上のレーザパルスを生成するためのファイバベース増幅器とを有するレーザサブシステムと、
前記レーザサブシステムに機能的に接続されたコントローラであって、
処理される第1の種類のターゲットに基づいて、1またはそれ以上の設定されたパルス幅を有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供すべく、1またはそれ以上のレーザパルスのパルス幅を設定し、
ターゲットの前記第1の種類に基づいて、設定されたパルス形状を有する1またはそれ以上の出力パルスを選択的に提供すべく、1またはそれ以上の出力パルスのパルス形状を設定し、
処理される第2の種類のターゲットに基づいて、1またはそれ以上の再設定されたパルス幅を有する1またはそれ以上のレーザ出力パルスを選択的に提供するように1またはそれ以上のレーザパルスを再設定する コントローラと、
位置情報に基づいて、前記設定されたパルス形状と、前記第1および第2の種類のターゲットにそれぞれ設定および再設定されたパルス幅とを有する前記出力パルスの少なくとも一部を供給するレンズを有する光学サブシステムを具えるレーザビーム供給サブシステムであって、前記光学サブシステムが、少なくとも1のターゲット上に、スポットサイズと照準距離の少なくとも一方を調整し、前記レンズは少なくとも10mm×10mmの走査領域を有し、プローブとの接触までのアクセスに少なくとも40mmの作業距離で、6ミクロン以下のスポットを生成するレーザビーム供給サブシステムと、
前記ワークピースから反射されるレーザパルスを感知して信号を取得する光学センサを有するセンササブシステムと、
前記信号を処理してレーザ処理の整列情報を取得する信号プロセッサと、
前記レーザビームを光学的に処理するLCVRと、
前記LCVRを制御するLCVRコントローラと、
前記ワークピースと前記レーザビーム間の相対移動を実現する位置決め機構と、
を具えることを特徴とするシステム。 A system for laser processing different types of targets on a workpiece, the system comprising:
A laser subsystem having a single tunable or adjustable pulse width semiconductor laser and a fiber-based amplifier for generating one or more laser pulses;
A controller operatively connected to the laser subsystem;
A pulse of one or more laser pulses to selectively provide one or more laser output pulses having one or more set pulse widths based on the first type of target being processed. Set the width,
Setting the pulse shape of one or more output pulses to selectively provide one or more output pulses having a set pulse shape based on the first type of target;
Based on the second type of target being processed, the one or more laser pulses are selectively provided to selectively provide one or more laser output pulses having one or more reset pulse widths. The controller to reconfigure,
A lens for supplying at least a part of the output pulse having the set pulse shape and the pulse width set and reset for each of the first and second types of targets based on position information; A laser beam delivery subsystem comprising an optical subsystem, wherein the optical subsystem adjusts at least one of spot size and aiming distance on at least one target, and the lens has a scanning area of at least 10 mm x 10 mm A laser beam delivery subsystem that produces a spot of 6 microns or less at a working distance of at least 40 mm for access to contact with the probe;
A sensor subsystem having an optical sensor for sensing a laser pulse reflected from the workpiece to obtain a signal;
A signal processor for processing the signal to obtain laser processing alignment information;
LCVR for optically processing the laser beam;
An LCVR controller for controlling the LCVR;
A positioning mechanism that achieves relative movement between the workpiece and the laser beam;
A system characterized by comprising.
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